极浅压入下纳米压痕仪针尖面积函数校准方法的研究

采用原子力显微镜直接扫描纳米压痕仪针尖法、球面拟合法和熔融石英标准样块的间接测量法对极浅压入下纳米压痕仪的针尖面积函数进行比较分析。实验表明,在极浅压入下,原子力显微镜直接法由于真实地反映了针尖尖端的几何形貌因而获得的面积函数更为准确可靠。建立了相应的数学模型,对于直接法测量中主要的误差,即由于原子力显微镜针尖曲率半径带来的误差进行了分析,结果表明在极小压入深度下压入深度越小,原子力显微镜针尖曲率半径带来的压痕仪针尖面积函数相对误差越大。     

压头面积函数对纳米压入测试结果的影响

从纳米压入测量的基本原理出发介绍了压头面积函数及其校对方法,并对熔融石英进行了两次纳米压入测量,校对了两次压头面积函数,两次测量及校对的时间间隔为1a（年）。结果表明,两次校对后的压头面积函数差别较大。若第二次测量的熔融石英数据仍采用第一次校对的面积函数进行计算,将使杨氏模量和硬度测量结果产生很大误差,阐明了压头面积函数校对在纳米压入测试中的重要作用。     

压头对Ni基单晶合金纳米压痕结果的影响

采用分子动力学方法研究压头尺寸(半径分别为1.5nm、2.5nm、3.5nm、4.5nm)和加载速度(10m/s、20m/s、30m/s、40m/s)对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面纳米压痕测试结果(弹性模量和硬度)的影响。结果表明压头尺寸和加载速度对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面的纳米压痕测试结果有显著影响。采用中心对称参数研究各模型不同压入深度时基体中位错的形核和运动情况,结果表明压头尺寸越大、加载速度越快,基体γ相中位错形核形式越剧烈。压头尺寸较大或加载速度较快的模型在γ相中产生了棱柱型位错环,棱柱型位错环在γ相中沿着{111}面滑移,最终在γ/γ′相界面处塞积,然后有新的棱柱型位错环产生。     

两种微纳米硬度测试方法的比较

在对材料微纳米硬度测试中,可利用纳米压痕方法得到载荷-位移曲线,并用相关算法得到接触面积和硬度值;也可通过原子力显微镜测出压痕残余面积,由残余面积和最大载荷得到材料的硬度值.利用这两种方法对塑性材料单晶铝和脆性材料单晶硅做微纳米硬度测试试验,经过比较分析,这两种方法各有优势和不足,得到的材料微纳米硬度都有压痕尺寸效应,但第二种方法得到的微纳米硬度尺寸效应比第一种明显.     

确定纳米压入面积函数的改进方法

针对薄膜等微小结构材料力学性能测试面积函数测量问题,提出了一种改善微小压入深度下压头面积函数准确性的方法.该方法将压头与被测样品之间的投影接触面积与压头针尖曲率半径和角度相关联,解决常用的面积函数确定方法在50 nm以下浅压痕测量中不可靠的问题.经实验验证,该面积函数确定方法可以提高微小接触深度下压入硬度和折合模量的测...     

压头钝化对纳米硬度测量的影响

压头面积函数是影响纳米硬度测量的一个主要因素。本文对由于压头端部钝化对纳米硬度测量的影响进行了分析,并通过实验进行了验证。结果表明,面积函数校准对提高纳米硬度等材料力学性能参数的测量准确性十分必要。     

试样倾斜对熔融石英硅三棱锥纳米压痕测试的影响

使用三棱锥压头对不同倾斜角下的熔融石英硅进行纳米压痕实验。结果表明,试样倾斜会影响加载曲线的形状。在相同的载荷下,随着试样倾斜角的增加,压痕最大深度、残余深度及接触深度逐渐减小,但卸载曲线不受影响,彼此保持平行,卸载曲线的拟合参数m及接触刚度值保持恒定。另外,试样倾斜将导致测量的压痕接触面积偏小,从而使得测量的硬度和弹性模量偏大。     

PMMA压痕回复的二阶反应动力学方法分析

通过原子力显微镜结合纳米压痕表征了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面压痕的深度回复,考察了温度对压痕回复速率的影响。结果表明,初期压痕深度迅速回复,经过3 h左右压痕深度不再发生变化。随着实验温度的升高,压痕残余深度迅速降低,20℃时压痕残余深度约为120 nm,50℃时压痕残余深度降低到约10nm。采用二阶反应动力学方法对粘弹性压痕回复进行了分析,结果表明,该方法能够有效地预测压痕的粘弹性深度回复。     

球压痕仪机架柔度对硬度的影响分析与标定方法研究

针对Oliver-Pharr法计算压痕硬度的精度受机架柔度影响的问题,该文将微压痕仪简化为弹簧串联模型,基于Oliver-Pharr方法,建立机架柔度对接触深度和压痕硬度误差影响的解析模型。采用有限元仿真分析,获得压痕功比值与压痕深度比值之间的函数关系,建立实际压痕深度与机架柔度无关的压痕参数的解析模型,实现机架柔度的标定。实验表明:该方法能够快速高效地对机架柔度进行标定。     

瓦斯突出煤体的纳米结构研究方法

提出了一种研究瓦斯突出煤体的纳米结构的新方法,介绍了用原子力显微镜(AFM)对煤矿石进行扫描并得到高精度微观图像的实验过程.该方法基于AFM的纳米级分辨率,可清晰观测到煤的裂隙、孔隙等显微构造.除了显示煤样的纳米结构,AFM还可对样品成像进行多角度分析,用于煤中瓦斯气体的含量测定和煤层气的开发,以及瓦斯吸附机理和煤的微观特性的研究.     

纳米压入测试中面积函数测量方法综述

在纳米压入法材料力学性能测试中,面积函数的准确测量对保证测量结果的准确性非常重要。本文对纳米压入测试中常用的面积函数确定方法进行了分类介绍,并对各种方法的特点进行了分析,指出了为提高纳米硬度和弹性模量等力学性能参数的测量准确性对面积函数进行校准的必要性。     

齿轮测量中心的校准方法探究

齿轮测量仪器的发展经历了从机械展成式测量技术到计算机控制的坐标测量法的历程.通过对齿轮测量仪器发展过程的回顾,阐述了齿轮测量中心的机械结构及工作原理,对几何误差的来源进行了重点分析,并提出了几种简单实用的校准方法.     

The Analytical and Numerical Study on the Nanoindentation of Nonlinear Elastic Materials

In nanoindentation testing of materials, the analytical/numerical models to connect the indentation load, indentation depth and material properties are crucial for the extraction of mechanical properties. This paper studied the methods of extracting the mechanical properties of nonlinear elastic materials and built general relationships of the indentation load and depth of hyperelastic materials combined with the dimensional analysis and finite element method (FEM). Compared with the elastic contact models and other nonlinear elastic contact models, the proposed models can extract the mechanical properties of nonlinear elastic materials under large deformation simply and effectively.     

两种激光绝对法振动测试技术的比对实验及分析

介绍了国际标准ISO 16 0 6 3- 11“激光干涉绝对法振动校准”推荐的条纹计数法和正弦逼近法 ,在低频垂直向国家振动副基准的实现及进行的相关比对实验 ,分析研究比对结果数据。实验结果证明 ,在振动传感器加速度幅值及灵敏度幅频特性的测量中 ,两种绝对测量方法在低频范围内具有良好的一致性。     

基于Internet的计量校准方法探讨

介绍了国外利用Intemet对数据采集板卡、电参量、多功能校准器进行校准的过程以及其他相关信息，并分析这种校准模式的优点和要求。     

圆度误差目标函数凸凹性的研究

应用凸函数理论证明了圆度误差最小区域评定法的目标函数是二维欧氏空间R2 中的连续、不可微的凸函数 ,从而证明了目标函数的全局极小值的唯一性 ,并给出了实例     

基于样条函数拟合的凸轮升程误差评定方法研究

在凸轮升程误差设计要求与测量评定要求的基础上，提出了凸轮升程误差的二义性；进而分析现有圆柱凸轮升程误差的几种测量评定方法如“敏感点法”、“桃尖点法”的缺点，提出基于三次样条函数拟合的凸轮升程误差评定方法。理论分析和比较测量实验结果表明，该方法的评定精度比传统的敏感点法提高约13．3％。